zhanghan-功能磁共振数据处理-北京2012+

2012/5/121功能磁共振数据处理培训张寒研究员杭州师范大学认知与脑疾病研究中心[e-mail]2012/5/11主要内容•脑成像数据分析软件介绍•Matlab基本操作•利用SPM处理任务fMRI数据•利用REST/DPARSF处理静息态fMRI数据•静息态fMRI数据的ICA分析•我归纳的一些数据分析小窍门•一整套静息态fMRI数据分析流程示例主要内容•脑成像数据分析软件介绍•Matlab基本操作•利用SPM处理任务fMRI数据•利用REST /DPARSF处理静息态fMRI数据•静息态fMRI数据的ICA分析•我归纳的一些数据分析小窍门•一整套静息态fMRI数据分析流程示例各种脑成像数据分析软件•SPM (我用的最多，Windows/Linux，基于Matlab，适合处理任务fMRI数据)•REST/DPARSF(A) (臧玉峰团队开发，Windows/Linux基于Matlab静息态fMRIWindows/Linux，基于Matlab，静息态fMRI分析工具，富含各种fMRI数据分析小工具)•AFNI (Linux，命令行方式，功能强大)•FSL (Linux，GUI/命令行方式)•BrainVoyager (收费，Windows/Linux，GUI界面很方便，也可以命令行模式)2012/5/122各种脑成像数据分析软件•SPM (我用的最多，Windows/Linux，基于Matlab，适合处理任务fMRI数据)•REST/DPARSF(A) (臧玉峰团队，Windows/Linux基于Matlab静息态fMRIWindows/Linux，基于Matlab，静息态fMRI分析工具，富含各种fMRI数据分析小工具)•AFNI (Linux，命令行方式，功能强大)•FSL (Linux，GUI/命令行方式)•BrainVoyager (收费，Windows/Linux，GUI界面很方便，也可以命令行模式)AFNI•优秀的可视化•数据组织形式合理有效•利用提供的函数和Plug‐ins，几乎可以做任何事编写完脚本后劳永逸何事，编写完脚本后，一劳永逸。CoxFSL•FMRI, MRI and DTI•各种SPM可以做的预处理和统计分析•MELODIC，ASL数据分析，BET，FAST，TBSS 可以用……，可以用GUI•用它所给的各种函数，你几乎可以对MRI/fMRI做任何事，但是上手比较难•提供了各种模板：AnalysisGroup,FMRIB,Oxford,UKBrainVoyager•fMRI, DTI, TMS, EEG和MEG数据分析•C++, parallel, multi‐core, multi‐processor, GPU•各种SPM可以做的预处理和统计分析•Surface map, cortex‐based realignment•MVPA, ICA, cortical thickness, volume renderingRainerGoebel2012/5/123各种脑成像数据分析软件•SPM (我用的最多，Windows/Linux，基于Matlab，适合处理任务fMRI数据)•REST/DPARSF(A) (臧玉峰团队，Windows/Linux基于Matlab静息态fMRIWindows/Linux，基于Matlab，静息态fMRI分析工具，富含各种fMRI数据分析小工具)•AFNI (Linux，命令行方式，功能强大)•FSL (Linux，GUI/命令行方式)•BrainVoyager (收费，Windows/Linux，GUI界面很方便，也可以命令行模式)主要内容•脑成像数据分析软件介绍•Matlab基本操作•利用SPM处理任务fMRI数据•利用REST /DPARSF处理静息态fMRI数据•静息态fMRI数据的ICA分析•我归纳的一些数据分析小窍门•一整套静息态fMRI数据分析流程示例Matlab基本操作TheMathWorksCo.Matlab6.5,Matlab7.1,Matlab7.3,Matlab2009a,Matlab2010a…Matlab界面的基本组成部分2012/5/124Matlab基本概念: Working Directoryworkingdirectory即currentfolder，所有的生成的数据，默认都是放在这里。Matlab会最先搜索这里的文件。打开文件选择窗口，最先到这里。•怎么每次要找半天才能找到我的数据所在文件夹？•怎么我的程序一会能运行一会不能运行？•SPM生成的结果报表ps文件到哪儿去了？相关命令：pwdcddirMatlab基本概念: Command windowCommand窗口：你和matlab对话的地方。如果在命令结束后不加“；”，matlab就直接打印结果，但是会慢！所以批处理时，一定要记得加“；”。Matlab的报错信息，都会出现在这里，要留意观察！•程序怎么没有运行出结果？•上面一行红字是什么意思？Matlab基本概念: Workspace, variableWorkspace内储存“变量”。变量不会存在硬盘里，存在计算机内存中。可以向windows里一样浏览变量，双击则打开变量。内存中的数据，一旦关闭Matlab，不可恢复。可以通过save命令，将workspace的数据转入Workingdirectory中，以写入硬盘的方式存起来。load命令则相反。注意：Workspace的数据，如删除需要用clearXXX删除，如只写clear，将全删。变量编辑窗口可以自由对变量内容进行编辑。类似SPSS，EXCEL界面。自由的复制粘贴。变量太大内存不够了怎么办？2012/5/125Matlab操作: 安装插件（SPM, REST ...）•为什么我输入“rest”，没有弹出REST软件的主界面窗口？Matlab安装插件是通过SetPath来实现的。Matlab基本操作: 求助docdocplothelpcorrcoefMatlab数据处理常用命令变量赋值：a=14;b=[258];c=[12;34;56;78];d=c;e=d';改变路径：cdcd..cd../..pwddir运算符：+,-,*,/,^,sqrt,(),,~=,=,=2-2/24a=4;b=3*a;clearedcls输入一列规则的数：1:2:31等于你输入了[135…2931]20:-3:1等于你输入了[201714…52]简单命令：summeanstdplotboxploterrorbarscatterimagesc矩阵点乘（两矩阵中对应的元素之间的运算）：a.*bMatlab基本操作: 写一个脚本2012/5/126Matlab基本操作: 检查脚本改正错误！脚本的纠错很重要！一定要心细！最好由另外一个人检查一遍！以免将错误结果带到文章中。Matlab基本操作: 做一张好看的图Matlab基本操作: 做一张好看的图Matlab直接作的图，不够美观！图很重要，图没有美感，增大了拒稿率！Matlab可以作出美观的图！使用自带的PlotTools来作漂亮的图！Matlab基本操作: 做一张好看的图精心修缮你的图！可以在上点可以在Figure上点ShowPlotTools也可以在Command窗口中输入：figurepalette也可以选择其他的作图软件：我推荐Office的Visuo，还有就是可以和Excel很好兼容的SigmaPlot。2012/5/127主要内容•脑成像数据分析软件介绍•Matlab基本操作•利用SPM处理任务fMRI数据•利用REST /DPARSF处理静息态fMRI数据•静息态fMRI数据的ICA分析•我归纳的一些数据分析小窍门•一整套静息态fMRI数据分析流程示例利用SPM处理任务fMRI数据•SPM99，SPM2，SPM5，SPM8•MRI, fMRI, PET, EEG/MEG, (fNIRS)•SPM做的基本上是模型驱动(model‐based, or hypothesisdriven)的激活区检测(activationhypothesis‐driven)的激活区检测(activation detection)•主要在GUI界面进行，当然也有一些batch•很多基于SPM的很有用的toolbox•可以利用spm函数结合matlab程序进行基本的图像处理操作∙注意！•如果用Matlab 和SPM 处理数据，文件名和文件夹名应该设置为英文，最好中间没有空格。不推荐使用中文。这是常见错误！2012/5/128数据检查的重要性和必要性•处理数据的第一步应该是数据检查！•SPM分析一步数据检查SPM分析一步数据检查SPM分析一步数据检查SPM分析一步数据检查SPM分析一步数据检查……•要对自己的数据完全了解，完全控制：–数据参数–处理效果–处理参数数据检查：是否扫到脑顶？•如果被试脑袋大，或FOV不能包括全脑时，可能出现脑顶数据缺失的情况。•配准也不能矫正。在这种情况下首先要检查配准质量在•在这种情况下，首先要检查配准质量。在配准质量不错的前提下，作出的激活区检测结果，如果在脑顶激活，则不能算作真实的激活。（常见问题！）数据检查：图像质量对比度问题强伪影BOLD数据质量2012/5/129结果的检查（很重要！）•用Check Reg检查生成的Mask.img，ResMS.img和con*.img。•Mask图像应该是一个中间没有孔洞，没有条纹的白色的大脑形状的图像应该覆盖条纹的白色的大脑形状的图像。应该覆盖所有你感兴趣的大脑区域。•ResMS图像不应该有很多的白色亮点。•激活区位置不应该和ResMS亮点或Mask的孔洞重合，这不是真实的激活。结果查看时，没有激活怎么办？•检查onset time是否正确。•检查是否配准准确。•检查Mask是否正确。•被试量是否足够。Trial数目是否足够。其他文献是否有相似实验其结果•其他文献是否有相似实验，其结果。•查看趋势（降低阈值或者不做多重比较校正）。•试着将头动参数不作为回归子。•试着将平滑核放大。•尝试小体积校正（small volume correction）•尝试基于ROI的分析。•预实验的重要性（是否需要改实验设计？）OVSPM数据分析基本流程预处理部分模型构建与参数估计参数估计常用工具与参数设置2012/5/1210预处理流程为什么要进行slice timing？Slice timing重要性头动、梯度的eddycurrent等都会导致这种系统性的相邻层信号强度的变化通常会有只是大小而已。没有头动时，TR越长，这种差别会越小；RFcoil均匀性越好，eddycurrent矫正越好，层选越好，这种差别也会越小Slice timing后2012/5/1211Slice timing是什么?SPM 假定每一个scan是同时获取的，但是……CORRECTEDRAWTR30…头顶：timeinseconds036TA1…颅底：slice timing常见问题1•Slice timing：根据之前确定的扫描顺序输入！注意检查Matlab的结果报告！如果TR为2时报告的“Your TR is 2.5”,则说明参数设错！•Slicetiming的referenceslice要选择时间上的中•Slice timing的reference slice要选择时间上的中间层，而非空间上的中间层！这关系到slice timing估计的准确性。•多个run时，一定要分别输入数据！slice timing常见问题2•如果是Block 设计，不需要做slice timing。如果是事件相关设计，则需要做；•在事件相关设计中，如果BOLD 功能图像的扫描方式是间隔采样先做slicetiming后扫描方式是间隔采样，先做slice timing，后做realignment；如是顺序采样，则先做realignment 后做slice timing；•当扫描参数为长TR (TR